5.4 Energie opslaan

• Natuurkunde
• Middelbare school
• havo, vwo
• Leerjaar 3

5.4

Energie opslaan

Leerdoelen

Je weet wat het begrip energiedichtheid betekent.

Je kunt uitleggen hoe energie wordt opgeslagen.

Je weet wat zwaarte-energie is en hoe je dit kunt berekenen.

Batterij A weegt 10 kg en kan voor 24 uur een vermogen van 10W leveren.
Batterij B weegt 2 kg en kan voor 24 uur een vermogen van 10W leveren.
Welke batterij zou jij kopen?

1. Batterij A
2. Batterij B

Energiedichtheid

De hoeveelheid energie die per kilogram kan worden opgeslagen.

Elektrische auto's  willen bijvoorbeeld een zo gunstig mogelijke verhouding.

Waarom is het gunstig voor een elektrische auto om een zo licht mogelijke accu te hebben, waar toch heel veel energie in kan worden opgeslagen?

Waterkrachtcentrales

Energie komt uit het stromende water.

Water gaat langs een turbine -> turbine levert

stroom.

Bij een stuwmeer wordt gebruik gemaakt van

zwaarte-energie. 

Waar moet je meer energie in stoppen? Wat kost het meeste moeite?

1. Een koffer van 10 kg op een tafel van 1,5 meter zetten
2. Een koffer van 20 kg op een bijzettafel van 0,75 meter zetten
3. Een koffer van 5 kg op een kast van 3 meter zetten
4. Het kost allemaal evenveel moeite

Zwaarte-energie

Zwaarte-energie komt voort uit de zwaartekracht.

Als een voorwerp valt verliest iets zwaarte-energie, de zwaartekracht levert dan een arbeid.

Til je een voorwerp op dan lever jij een arbeid, je stopt als het ware energie in het voorwerp.

E​z​​=m⋅g⋅h

Zwaarte-energie

Ez= zwaarte-energie in Joule (J)

m = massa in kilogram (kg)

g = zwaartekrachtsconstante van 9,8 N/kg

h = hoogte in meters (m)

E​z​​=m⋅g⋅h

Voorbeeldsom

Bij een 100 meter hoge stuwdam stroomt er 300 m3 water per seconde langs een turbine welke zich helemaal onderaan de stuwdam bevindt. Het rendement van de turbine is 75%. Wat is het vermogen wat deze waterkrachtcentrale levert?

h = 100m

m= 300*1000= 300.000 kg

g = 9,8 N/kg

Hiervan wordt 75% nuttig gebruikt, dus:

Het vermogen van de waterkrachtcentrale is dus 2.205*10^8 W

E​z​​=300.000⋅9,8⋅100=2.94⋅10​8​​J

2.94⋅10​8​​⋅0.75=2.205⋅10​8​​J

Een balletje rolt van een schuine berghelling af. De hoogte van de helling is 250m en heeft een hoek van 30 graden met de normaal. Het balletje weegt 0,5 kg. Hoeveel zwaarte-energie is dit balletje halverwege de helling verloren?

Zijn de leerdoelen voor jou behaald?

1. Ja
2. Nee